Design of a Formation Control System to Assist Human Operators in Flying a Swarm of Robotic Blimps

要約

形成制御は、群れのロボット工学に不可欠であり、複雑な環境で協調的な動作を可能にします。
この論文では、ダイナミックなリーダースイッチングメカニズムで強化された専門のリーダーフォロワーアプローチを使用して、屋内飛行群の新しいフォーメーション制御システムを紹介します。
この戦略により、あらゆる飛行船がリーダーの役割を引き受けることができ、群れ全体に操作需要を分配し、全体的な形成の安定性を高めることができます。
リーダーの飛行機のみが人間のオペレーターによって手動で制御されますが、フォロワーブリンプはオンボードモノクラーカメラと、相対的な位置と高度推定のためにレーザー高度計を使用します。
特に鋭いターンが実行される場合、人間のオペレーターが群れの安定性を維持するのを支援するために、リーダースイッチングスキームが提案されています。
実験結果は、リーダースイッチングメカニズムが安定した形成を効果的に維持し、人間のオペレーターを支援しながら動的な屋内環境に適応することを確認します。

要約(オリジナル)

Formation control is essential for swarm robotics, enabling coordinated behavior in complex environments. In this paper, we introduce a novel formation control system for an indoor blimp swarm using a specialized leader-follower approach enhanced with a dynamic leader-switching mechanism. This strategy allows any blimp to take on the leader role, distributing maneuvering demands across the swarm and enhancing overall formation stability. Only the leader blimp is manually controlled by a human operator, while follower blimps use onboard monocular cameras and a laser altimeter for relative position and altitude estimation. A leader-switching scheme is proposed to assist the human operator to maintain stability of the swarm, especially when a sharp turn is performed. Experimental results confirm that the leader-switching mechanism effectively maintains stable formations and adapts to dynamic indoor environments while assisting human operator.

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